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2008年3月26日 (水)

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Science For All Americans 勝手に翻訳プロジェクト Chapter 10: HISTORICAL PERSPECTIVES

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SPLITTING THE ATOM

A new chapter in our understanding of the structure of matter began at the end of the nineteenth century with the accidental discovery in France that a compound of uranium somehow darkened a wrapped and unexposed photographic plate. Thus began a scientific search for an explanation of this "radioactivity." The pioneer researcher in the new field was Marie Curie, a young Polish-born scientist married to French physicist Pierre Curie. Believing that the radioactivity of uranium-bearing minerals resulted from very small amounts of some highly radioactive substance, Marie Curie attempted, in a series of chemical steps, to produce a pure sample of the substance and to identify it. Her husband put aside his own research to help in the enormous task of separating out an elusive trace from an immense amount of raw material. The result was their discovery of two new elements, both highly radioactive, which they named polonium and radium.

物質の構造についての我々の理解の新しい局面は、19世紀の終わりにフランスでの偶然の発見と共に始まった。ウラニウムの化合物が、包みにくるまれていて現像されていなかった感光板を、いくらか黒く変質させたのである。これによって、この"放射性"の原因を探る科学的な試みが始まったのである。この新しい分野における先駆的研究者はマリー・キュリー、フランスの物理学者ピエール・キュリーと結婚していたポーランド生まれの若い科学者であった。マリー・キュリーは、ウラニウムを含んだ鉱石の放射性は極微量の高度な放射性物質によって引き起こされていると信じ、一連の化学的な処理によって、その高度な放射性物質の純粋なサンプルを作り出そうと、そしてまたその物質を特定しようと、試みたのである。彼女の夫は彼自身の仕事を脇へ置いて、計りしれないほど大量の生の素材[1]から捕えにくい痕跡を選別するという膨大な作業を手助けした。その結果は、二つの新しい元素の発見だった。そのどちらもが高い放射性を有し、ポロニウムとラジウムと名付けられた。

[1] 鉱石のようなものに対して raw (生の) に相当する意味を加えたい時、そのまんま「生の」は適当でしょうか?

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The Curies, who won the Nobel Prize in physics for their research in radioactivity, chose not to exploit their discoveries commercially. In fact, they made radium available to the scientific community so that the nature of radioactivity could be studied further. After Pierre Curie died, Marie Curie continued her research, confident that she could succeed despite the widespread prejudice against women in physical science. She did succeed: She won the 1911 Nobel Prize in chemistry, becoming the first person to win a second Nobel Prize.

キュリー夫妻は、放射性についての研究によってノーベル物理学賞を受賞したが、彼らは自分達の発見を商業的には活用しないことを選んだ。実際のところ、彼らはラジウムを科学的なコミュニティ[1]が利用できるようにした。放射性の性質がさらに研究され得るようにしたのである。ピエール・キュリーの死後もマリー・キュリーは、自然科学の世界における女性に対する広範な偏見の下であっても自分は成功を収めることができるという強い自信を持って研究を続けた。そして彼女は成功した。彼女は1911年のノーベル化学賞を受賞し、二度目のノーベル賞を受賞した最初の人物となったのである。

[1] 適当な訳語が思い付かなかったのですが、「コミュニティ」でいいですよね。

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Meanwhile, other scientists with better facilities than Marie Curie had available were making major discoveries about radioactivity and proposing bold new theories about it. Ernest Rutherford, a New Zealand-born British physicist, quickly became the leader in this fast-moving field. He and his colleagues discovered that naturally occurring radioactivity in uranium consists of a uranium atom emitting a particle that becomes an atom of the very light element helium, and that what is left behind is no longer a uranium atom but a slightly lighter atom of a different element. Further research indicated that this transmutation was one of a series ending up with a stable isotope of lead. Radium was just one element in the radioactive series.

その一方では同時に、マリー・キュリーが用いることができたものよりも良い設備を持った他の科学者達が、放射性についての重要な発見をし、それについての大胆な新理論を提案していった。ニュージーランド生まれのイギリスの物理学者アーネスト・ラザフォードはすぐに、この展開の速い分野の先頭に立った。彼とその同僚達は、ウラニウムでの自然に起こる放射性が、とても軽い元素であるヘリウムの原子になる粒子[1]を放出するウラニウム原子によって成り立っており、そしてその後に残るものはもはやウラニウム原子ではなく、違う元素のわずかに軽い原子であることを発見した。さらなる研究が、この変化(transmutation)[2]は鉛の安定した同位体で終わる一連の変化の一つであることを示した。ラジウムはつまりは放射性系列の一つでしかなかったのである。

[1] 「ヘリウムの原子になる粒子」とは回りくどい言い方に見えるのですが、原文がこうなので一応このままにしてあります。実際はこれはα粒子のことでしょうから、ヘリウムの原子核のことを指しての言い方だと思いますが。
[2] 物理学の用語として元素変換ということになるでしょうけれど、この文脈の中に入れ込むには変だと思うので、単に「変化」としておきます。

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This transmutation process was a turning point in scientific discovery, for it revealed that atoms are not actually the most basic units of matter; rather, atoms themselves consist of three distinct particles each: a small, massive nucleus—made up of protons and neutrons—surrounded by light electrons. Radioactivity changes the nucleus, whereas chemical reactions affect only the outer electrons.

この変化(transmutation)過程の発見は、科学上の発見の中での転換点となった。なぜならこれは、原子が実際には物質の最も基本的な構成単位ではないことを明らかにしたのである。それどころか原子自体が三種のそれぞれ全く異なった粒子から構成されていた、すなわち、陽子と中性子から成る小さく重い原子核が軽い電子による殻[1]に囲まれているという構造を持っていたのである。化学反応が外側の電子のみに影響を与える一方で、放射性反応[2]は原子核を変化させるのである。

[1] 自分の判断で言葉を補っています。
[2] こういう、放射性反応(?)に類する言葉ってありましたっけ? 化学反応と対になっているので、「~反応」という言い方をしたいと思ったのですが。

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But the uranium story was far from over. Just before World War II, several German and Austrian scientists showed that when uranium is irradiated by neutrons, isotopes of various elements are produced that have about half the atomic mass of uranium. They were reluctant to accept what now seems the obvious conclusion—that the nucleus of uranium had been induced to split into two roughly equal smaller nuclei. This conclusion was soon proposed by Austrian-born physicist and mathematician Lise Meitner and her nephew Otto Frisch, who introduced the term "fission." They noted, consistent with Einstein's special relativity theory, that if the fission products together had less mass than the original uranium atom, enormous amounts of energy would be released.

しかしウラニウムの物語はまだまだ終わらなかった。第二次世界大戦の直前、ドイツとオーストリアの科学者達が、ウラニウムが中性子を放射する時に、ウラニウムの約半分の原子質量を持ついくつもの元素の同位体が生み出されていることを示した。彼らは、今や明らかな結論に見えることを受け入れることに気が進まなかった、つまりウラニウムの原子核が、ウラニウムの原子核よりも小さなほぼ同じ二つの原子核への分裂を引き起こされていたのだということを。この結論はオーストリア生まれの物理学者であり数学者でもあるリーゼ・マイトナーと彼女の甥であるオットー・フリッシュによってすぐに提起された。オットー・フリシュは"fission:核分裂"という言葉を導入した人物である。彼らは次のように注意を促した。アインシュタインの特殊相対性理論に沿って、もしも核分裂による生成物全ての質量の合計が元のウラニウム原子の質量よりも小さいならば、膨大なエネルギーが放出されることになるだろう、と。

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Because fission also releases some extra neutrons, which can induce more fissions, it seemed possible that a chain reaction could occur, continually releasing huge amounts of energy. During World War II, a U.S. scientific team led by Italian-born physicist Enrico Fermi demonstrated that if enough uranium were piled together—under carefully controlled conditions—a chain reaction could indeed be sustained. That discovery became the basis of a secret U.S. government project set up to develop nuclear weapons. By the end of the war, the power of an uncontrolled fission reaction had been demonstrated by the explosion of two U.S. fission bombs over Japan. Since the war, fission has continued to be a major component of strategic nuclear weapons developed by several countries, and it has been widely used in the controlled release of energy for transformation into electric power.

核分裂はまた余計に中性子を放出し、これらはさらなる核分裂を引き起すことができるので、継続して巨大なエネルギーを放出する連鎖反応が引き起こされ得るように見えた。第二次世界大戦の期間中、イタリア生まれの物理学者エンリコ・フェルミに率いられたアメリカの科学者チームが、十分なウラニウムが一つ所に積上げられたなら、注意深い制御下において、連鎖反応が本当に維持され得ることを実際に示した。この発見は、アメリカ政府の核兵器開発を開始する秘密計画の基礎となった。戦争の終結までに、制御不可能な核分裂反応の威力は、日本の上でのアメリカの二発の核分裂爆弾の爆発によって実際に示された。この戦争以来、核分裂は、複数の国によって開発されていった戦略核兵器の主要な構成要素であり続けてきており、そしてまた、電力へ変換されるための制御されたエネルギーの開放という形で広く用いられてもきた。

とりあえずここまでで一区切り。

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